Explicación de la presión de la manguera contra incendios: presión de trabajo, presión de prueba y pérdida por fricción

Una tripulación carga una línea de ataque de 1-3/4 de pulgada. El panel de la bomba muestra 150 psi, el medidor en línea cerca de la boquilla muestra 95 psi y el bombero que sostiene la línea todavía dice que el chorro es suave. No hay nada roto. Los 55 psi que se encuentran entre esos dos medidores son pérdida por fricción y explica la mayoría de los casos en los que un sistema de mangueras tiene un rendimiento inferior a pesar de que todas las piezas pasaron la inspección.

Primero, la respuesta corta: la presión de la manguera contra incendios es un número de sistema, no un número de manguera. Una línea entrega un flujo utilizable solo cuando la presión de trabajo, la pérdida por fricción, la presión de la boquilla y la presión nominal de los acoplamientos y adaptadores están alineadas. Si se pierde uno de ellos, el componente más débil fija el techo para todo el conjunto.

Los números de presión que se confunden

En casi todas las conversaciones sobre el rendimiento de las mangueras surgen cinco términos de presión, y se utilizan habitualmente como si significaran lo mismo.

Presión de trabajo versus presión de prueba

La presión de trabajo es una clasificación de servicio continuo. La presión de prueba es una clasificación de servicio ocasional que se aplica durante un período corto en condiciones controladas. No son intercambiables y tratarlos como un solo número es donde comienza mucha confusión.

Las mangueras modernas suelen tener una capacidad nominal de entre 300 y 400 psi en la camisa, mientras que la presión operativa normal en una línea de ataque se sitúa entre 100 y 150 psi en la boquilla. Esa brecha es deliberada. Le da a la chaqueta y al hardware espacio para absorber las sobretensiones, los golpes de ariete y las torceduras ocasionales sin fallas.

Las pruebas de servicio superan con creces esa banda normal. Para mangueras de 1-1/2 pulgadas y 1-3/4 pulgadas, la presión de prueba a menudo se limita a cerca de 300 psi, en gran parte porque las torceduras que pasan desapercibidas a una presión más baja se vuelven realmente peligrosas por encima de ese punto. La consecuencia es fácil de pasar por alto: una longitud nominal a una presión de trabajo de 150 psi se presuriza a aproximadamente el doble que en la bahía de pruebas, y todo lo que esté asegurado, roscado o sujeto a ella tiene que sobrevivir a la misma presión. Un acoplamiento con una clasificación inferior a la de la camisa convierte un conjunto de 300 psi en un conjunto de 150 psi, sin importar lo que diga la etiqueta de la manguera.

Pérdida por fricción: por qué el medidor de la bomba y el medidor de la boquilla no están de acuerdo

La pérdida por fricción es la presión consumida simplemente al empujar agua a través de la manguera. Es la principal razón por la que la lectura del panel de la bomba no coincide con lo que realmente recibe la boquilla.

La fórmula de campo es FL = C x Q al cuadrado x L, donde Q es el flujo en cientos de galones por minuto y L es la longitud en cientos de pies. El valor C refleja el diámetro y el revestimiento: aproximadamente 150 para una manguera de 1 pulgada, aproximadamente 15,5 para una manguera de 1-3/4 pulgada y cerca de 2 para una manguera de 2-1/2 pulgada.

Un ejemplo resuelto hace que la aritmética sea concreta. Tome 200 pies de manguera de 1-3/4 pulgadas que fluyan 150 gpm en una boquilla combinada que necesite 100 psi en la entrada. La pérdida por fricción es 15,5 x 1,5 x 1,5 x 2, o aproximadamente 70 psi. Agregue el requisito de la boquilla más un pequeño margen para las pérdidas de los aparatos, y la bomba necesita producir aproximadamente de 175 a 180 psi para mantener 100 psi en la punta. Pase los mismos 150 gpm a través de una manguera de 2-1/2 pulgadas y la pérdida por fricción cae a aproximadamente 9 psi, que es exactamente la razón por la que las líneas de suministro tienen un tamaño generoso y las líneas de ataque se mantienen cortas.

Los cálculos son estimaciones, no medidas. La prueba de flujo es lo que confirma cómo la manguera, la bomba, los electrodomésticos y la boquilla funcionan juntos como un solo sistema, y ​​un medidor de flujo o medidor de Pitot calibrado es la única forma de saber si los números se mantienen en su aparato.

Donde se pierde presión y se bloquea dentro de los acoplamientos y adaptadores

Los acoplamientos contribuyen a la pérdida por fricción y también establecen el límite de presión del conjunto, aunque las hojas de selección a menudo se centran únicamente en la manguera. Cinco detalles determinan cómo se comporta un acoplamiento bajo presión.

• Diámetro de la vía fluvial. Un acoplamiento nominal de 2-1/2 pulgadas con un orificio restringido aumenta la pérdida por fricción en toda la línea.
• Acabado interno. Las piezas fundidas rugosas y las juntas desalineadas añaden turbulencia que se manifiesta como una pérdida de presión con un flujo alto.
• Clasificación de presión. La clasificación del acoplamiento debe igualar o exceder la presión de trabajo de la manguera, no al revés.
• Cara de sellado. El material de la junta y la compresión determinan la presión a la que una junta comienza a llorar.
• Método de bloqueo. Las uniones cerradas y roscadas se comportan de manera diferente una vez que aumenta la presión y se arrastra la línea.

Los acoplamientos también son donde los errores de campo afloran más rápidamente. Una junta asentada torcida, un pestillo que no encaja completamente o una junta roscada apretada a la izquierda se mantendrán a baja presión y tendrán fugas por encima de 100 psi. Vale la pena revisar cómo se debe conectar correctamente una junta de manguera contra incendios diez minutos antes de cada temporada, no solo después de una falla. Cuando es necesario cumplir con equipos de diferentes estándares, los adaptadores de estándares cruzados manejan la transición, pero cada adaptador introduce otro cambio de diámetro y otra clasificación de presión para verificar.

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Boquillas y reacción de las boquillas.

La presión de la boquilla es el objetivo en torno al cual se ajusta todo el sistema. Las boquillas combinadas normalmente necesitan alrededor de 100 psi en la entrada para producir un patrón de niebla y un alcance viables. Las boquillas de diámetro liso funcionan más abajo, generalmente alrededor de 50 psi, y son mucho menos sensibles a pequeños errores en la configuración de la bomba.

El aumento de la presión de la boquilla también aumenta la reacción de la boquilla, y ese número no es teórico. La fuerza de reacción en libras es aproximadamente 0,0505 x flujo en gpm x la raíz cuadrada de la presión de la boquilla. A 150 gpm y 100 psi, eso equivale a aproximadamente 76 libras de empuje contra la tripulación. A 200 gpm, el mismo cálculo da más de 100 libras, que es mucho más de lo que una persona puede sostener en una escalera o en el hueco de una escalera.

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Una boquilla ajustable permite al operador cambiar la forma del chorro y el alcance sin cambiar la configuración de la bomba, pero la presión objetivo en la entrada permanece igual. Si el indicador de la boquilla indica bajo, fije primero el lado de suministro en lugar de abrir más el patrón.

Los distribuidores suman puntos de venta y suman pérdidas

Un distribuidor divide una línea entrante en dos, tres o cuatro líneas salientes, y cada salida conlleva su propia pérdida por fricción y su propio requisito de boquilla. Una unidad de dos vías que alimenta dos líneas de 1-3/4 pulgadas a 150 gpm cada una exige aproximadamente el doble de agua que una sola línea, y la línea de suministro detrás de ella debe tener el tamaño adecuado para ese total, no para una sola rama.

Las versiones con bloqueo son importantes a presiones más altas porque la seguridad del pestillo, no la capacidad de flujo, suele ser lo que falla primero cuando una línea cargada se arrastra sobre grava o se dobla en una esquina.

Errores de especificación y compra que crean problemas de presión.

• Seleccionar la manguera según la presión de trabajo ignorando la clasificación de presión de los acoplamientos, adaptadores y boquillas en el mismo conjunto.
• Tratar el tamaño nominal como vía fluvial real. Dos acoplamientos etiquetados del mismo tamaño pueden diferir considerablemente en el diámetro interior y el rendimiento del flujo.
• Mezclar patrones en una línea sin comprobar la reducción de diámetro que introduce cada adaptador.
• Saltarse los requisitos de material de la junta. El nitrilo, el EPDM y otros compuestos se comportan de manera diferente según los rangos de temperatura y la exposición química.
• Comprar acoplamientos de repuesto sin confirmar la presión de prueba que la manguera verá en servicio.
• Realizar pedidos únicamente por nombre de pieza, sin especificar tipo de rosca, ángulo de asiento o estilo de bloqueo.

Comprobaciones de campo rápidas que detectan los problemas de presión a tiempo

1. Cargue la línea y camine. Esté atento a si hay fugas en los acoplamientos, lo que generalmente significa un problema con la junta o el asiento en lugar de un problema con la manguera.
2. Inspeccione las juntas y las caras de sellado en busca de cortes, endurecimiento o hinchazón antes de cada uso.
3. Verifique el acoplamiento del pestillo en los acoplamientos de un cuarto de vuelta manualmente bajo presión y con la línea asegurada.
4. Lea la presión residual mientras fluye. Si cae bruscamente a medida que aumenta el flujo, la oferta es el factor limitante.
5. Compare el medidor de entrada de la boquilla con la lectura del panel de la bomba y anote la diferencia. Un cambio repentino en ese número indica una nueva restricción o un aparato defectuoso.
6. Mantenga un registro de las fechas de las pruebas de servicio y las presiones para cada longitud y cada conjunto de acoplamiento.

La presión de la manguera contra incendios es una cadena, y la cadena es tan fuerte como su clasificación más baja. Obtenga la presión de trabajo, la pérdida por fricción, el objetivo de la boquilla y las clasificaciones de hardware consistentes entre sí, verifique los números con una prueba de flujo en lugar de un cálculo, y la mayoría de las quejas sobre el chorro suave desaparecerán antes de que alguien llegue a la boquilla.